CN105440202A - 一种水性丙烯酸树脂及其制备方法 - Google Patents

一种水性丙烯酸树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水性丙烯酸树脂及其制备方法,涉及涂料领域,按质量份计,该水性丙烯酸树脂由以下成分组成:助溶剂10~40份、小分子聚酯0~30份、甲基丙烯酸甲酯1~10份、苯乙烯5~30份、丙烯酸丁酯10~50份、丙烯酸2-羟丙酯2~30份、丙烯酸1~10份、引发剂1~10份、中和剂1~5份、水介质40~70份。本发明的水性丙烯酸树脂合成成本较低,且在使用时VOC含量较低,比较环保。

Description

一种水性丙烯酸树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域,具体涉及一种水性丙烯酸树脂及其制备方法。
背景技术
水性丙烯酸树脂包括丙烯酸树脂乳液、丙烯酸树脂水分散体(亦称水可稀释丙烯酸)及丙烯酸树脂水溶液。丙烯酸树脂乳液是由油性烯类单体经水乳化后在水性自由基引发剂引发下合成的;丙烯酸树脂水分散体则是通过自由基溶液聚合或逐步溶液聚合等不同的工艺合成的。
水性丙烯酸树脂在合成时,通常需要使用大量的不饱和羧酸作为单体,再加入有机胺或氨水中和成盐以获得水溶性,同时在树脂侧链上引入羟基、酰胺基或醚键等亲水基团以增加树脂的水溶性。
现有的水性丙烯酸树脂在合成时,通常需要使用大量含有亲水基团的溶剂,由于这些溶剂的成本较高,且含有一定的毒性,使得合成成本较高,得到的产物在使用时VOC(volatileorganiccompounds,挥发性有机化合物)含量大于50%,会污染环境。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种水性丙烯酸树脂及其制备方法,能够降低合成成本,且在使用时VOC含量较低,比较环保。
为达到以上目的,本发明采取的技术方案是:一种水性丙烯酸树脂,按质量份计,所述水性丙烯酸树脂由以下成分组成:助溶剂10~40份、小分子聚酯0~30份、甲基丙烯酸甲酯1~10份、苯乙烯5~30份、丙烯酸丁酯10~50份、丙烯酸2-羟丙酯2~30份、丙烯酸1~10份、引发剂1~10份、中和剂1~5份、水介质40~70份。
在上述技术方案的基础上,按质量份计,所述水性丙烯酸树脂由以下成分组成:助溶剂20~30份、小分子聚酯10~20份、甲基丙烯酸甲酯4~8份、苯乙烯15~25份、丙烯酸丁酯20~35份、丙烯酸2-羟丙酯12~20份、丙烯酸3~7份、引发剂5~9份、中和剂2~4份、水介质50~60份。
在上述技术方案的基础上,所述助溶剂为丙二醇单甲醚、二丙二醇二甲醚或丙二醇单乙醚。
在上述技术方案的基础上,按质量份计,所述小分子聚酯由以下成分组成:5~20份1,1,1-三羟甲基丙烷、15~40份四氢苯酐、30~60份新癸酸缩水甘油酯、10~20份丙二醇单乙醚。
在上述技术方案的基础上,引发剂为过氧化二特戊基、过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化二叔丁基。
在上述技术方案的基础上,中和剂为三乙胺、氨水、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺或三乙醇胺。
一种水性丙烯酸树脂的制备方法,包括以下步骤:
S1、按质量份,将10~40份助溶剂和0~30份小分子聚酯加入反应釜,在温度为118~122℃的条件下反应0.5~2h,得到底料;
S2、顺次将1~10份甲基丙烯酸甲酯、5~30份苯乙烯、10~50份丙烯酸丁酯、2~30份丙烯酸2-羟丙酯、1~10份丙烯酸和1~10份引发剂加入高位槽并且混合均匀,得到混合单体;
S3、将混合单体均匀滴加至温度为118~122℃的底料中,得到反应混合物,滴加总时间为3~4h;
S4、将反应混合物在温度为118~122℃的条件下保温1~3h,降温至<50℃,加入1~5份中和剂混合均匀得到中和产物,并在1h内升温至70~80℃,加入40~70份水介质混合均匀,过滤得到水性丙烯酸树脂。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
(1)本发明的水性丙烯酸树脂,与水性氨基树脂按比例配成水性烤漆,喷板后140℃烘烤30min,冷却后,无气泡、脱落、变色、泛白等情况出现,具有较好的耐水性、耐有机溶剂、耐强酸、强碱性能。且弹性、牢固性等各项性能均较好,所制成涂料VOC含量小于10%(最优可以低至5%),比较环保、还可以降低喷涂施工成本。
(2)本发明的水性丙烯酸树脂,反应单体为甲基丙烯酸甲酯1~10份、苯乙烯5~30份、丙烯酸丁酯10~50份、丙烯酸2-羟丙酯2~30份、丙烯酸1~10份,其中,甲基丙烯酸甲酯的含量较低,能够降低生产成本。
(3)本发明的水性丙烯酸树脂,包括0~30份小分子聚酯,小分子聚酯由以下成分组成:5~20份1,1,1-三羟甲基丙烷、15~40份四氢苯酐、30~60份新癸酸缩水甘油酯、10~20份丙二醇单乙醚,本发明的合成采用的是溶剂法,在合成过程中,小分子聚酯能够作为溶剂,其他反应物能够在其中互溶并反应,增加反应活性,且本发明中的小分子聚酯比较环保,与现有技术中使用油性溶剂相比,能够降低毒性,同时,小分子聚酯还能够增加反应产物的色泽丰度。
具体实施方式
本发明实施例提供一种水性丙烯酸树脂,按质量份计,水性丙烯酸树脂由以下成分组成:助溶剂10~40份、小分子聚酯0~30份、甲基丙烯酸甲酯1~10份、苯乙烯5~30份、丙烯酸丁酯10~50份、丙烯酸2-羟丙酯2~30份、丙烯酸1~10份、引发剂1~10份、中和剂1~5份、水介质40~70份。
按质量份计,每100份小分子聚酯由以下成分组成:5~20份1,1,1-三羟甲基丙烷、15~40份四氢苯酐、30~60份新癸酸缩水甘油酯、10~20份丙二醇单乙醚。
助溶剂为丙二醇单甲醚、二丙二醇二甲醚或丙二醇单乙醚,引发剂为过氧化二特戊基、过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化二叔丁基,中和剂为三乙胺、氨水、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺或三乙醇胺。
在实际生产中,水性丙烯酸树脂的配方可以根据实际需要进行调配,本实施例中,按质量份计,水性丙烯酸树脂可以由以下成分组成:助溶剂20~30份、小分子聚酯10~20份、甲基丙烯酸甲酯4~8份、苯乙烯15~25份、丙烯酸丁酯20~35份、丙烯酸2-羟丙酯12~20份、丙烯酸3~7份、引发剂5~9份、中和剂2~4份、水介质50~60份。
本发明还提供一种水性丙烯酸树脂的制备方法,包括以下步骤:
S1、按质量份,将10~40份助溶剂和0~30份小分子聚酯加入反应釜,在温度为118~122℃的条件下反应0.5~2h,得到底料。
S2、顺次将1~10份甲基丙烯酸甲酯、5~30份苯乙烯、10~50份丙烯酸丁酯、2~30份丙烯酸2-羟丙酯、1~10份丙烯酸和1~10份引发剂加入高位槽并且混合均匀,得到混合单体。
S3、将混合单体均匀滴加至温度为118~122℃的底料中,得到反应混合物,滴加总时间为3~4h。
S4、将反应混合物在温度为118~122℃的条件下保温1~3h,降温至<50℃,加入1~5份中和剂混合均匀得到中和产物,并在1h内升温至70~80℃,加入40~70份水介质混合均匀,过滤得到水性丙烯酸树脂。
本实施例合成的水性丙烯酸树脂,加热至150℃后保持30~60min,自然降压并冷却后,无气泡、脱落、变色、泛白等情况出现,具有较好的耐水性。且弹性、牢固性等各项性能均较好,VOA含量小于10%(最优可以低至5%),比较环保。
下面,通过5个实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
S1、按质量份,将10份助溶剂和20份小分子聚酯加入反应釜,在温度为118℃的条件下反应1h,得到底料。
S2、顺次将1份甲基丙烯酸甲酯、5份苯乙烯、10份丙烯酸丁酯、2份丙烯酸2-羟丙酯、1份丙烯酸和1份引发剂加入高位槽并且混合均匀,得到混合单体。
S3、将混合单体均匀滴加至温度为118℃的底料中,得到反应混合物,滴加总时间为3h。
S4、将反应混合物在温度为118℃的条件下保温1h,降温至45℃,加入1份中和剂混合均匀得到中和产物,并在1h内升温至70℃,加入40份水介质混合均匀,过滤得到水性丙烯酸树脂。
实施例2
S1、按质量份,将40份助溶剂和30份小分子聚酯加入反应釜,在温度为122℃的条件下反应2h,得到底料。
S2、顺次将10份甲基丙烯酸甲酯、30份苯乙烯、50份丙烯酸丁酯、30份丙烯酸2-羟丙酯、10份丙烯酸和10份引发剂加入高位槽并且混合均匀,得到混合单体。
S3、将混合单体均匀滴加至温度为122℃的底料中,得到反应混合物,滴加总时间为4h。
S4、将反应混合物在温度为122℃的条件下保温1~3h,降温至40℃,加入5份中和剂混合均匀得到中和产物,并在1h内升温至80℃,加入70份水介质混合均匀,过滤得到水性丙烯酸树脂。
实施例3
S1、按质量份,将25份助溶剂和15份小分子聚酯加入反应釜,在温度为121℃的条件下反应1h,得到底料。
S2、顺次将5份甲基丙烯酸甲酯、15份苯乙烯、30份丙烯酸丁酯、18份丙烯酸2-羟丙酯、5份丙烯酸和5份引发剂加入高位槽并且混合均匀,得到混合单体。
S3、将混合单体均匀滴加至温度为122℃的底料中,得到反应混合物,滴加总时间为3.5h。
S4、将反应混合物在温度为122℃的条件下保温2h,降温至35℃,加入2份中和剂混合均匀得到中和产物,并在1h内升温至78℃,加入50份水介质混合均匀,过滤得到水性丙烯酸树脂。
实施例4
S1、按质量份,将20份助溶剂加入反应釜,在温度为119℃的条件下保温,得到底料。
S2、顺次将4份甲基丙烯酸甲酯、15份苯乙烯、20份丙烯酸丁酯、10份丙烯酸2-羟丙酯、3份丙烯酸和5份引发剂加入高位槽并且混合均匀,得到混合单体。
S3、将混合单体均匀滴加至温度为119℃的底料中,得到反应混合物,滴加总时间为3h。
S4、将反应混合物在温度为119℃的条件下保温2h,降温至40℃,加入2份中和剂混合均匀得到中和产物,并在1h内升温至73℃,加入50份水介质混合均匀,过滤得到水性丙烯酸树脂。
实施例5
S1、按质量份,将30份助溶剂和20份小分子聚酯加入反应釜,在温度为121℃的条件下反应1.5h,得到底料。
S2、顺次将8份甲基丙烯酸甲酯、25份苯乙烯、35份丙烯酸丁酯、20份丙烯酸2-羟丙酯、7份丙烯酸和9份引发剂加入高位槽并且混合均匀,得到混合单体。
S3、将混合单体均匀滴加至温度为121℃的底料中,得到反应混合物,滴加总时间为3.6h。
S4、将反应混合物在温度为121℃的条件下保温1~3h,降温至35℃,加入4份中和剂混合均匀得到中和产物,并在1h内升温至72℃,加入60份水介质混合均匀,过滤得到水性丙烯酸树脂。
本发明不局限于上述实施方式,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种水性丙烯酸树脂,其特征在于:按质量份计,所述水性丙烯酸树脂由以下成分组成:助溶剂10~40份、小分子聚酯0~30份、甲基丙烯酸甲酯1~10份、苯乙烯5~30份、丙烯酸丁酯10~50份、丙烯酸2-羟丙酯2~30份、丙烯酸1~10份、引发剂1~10份、中和剂1~5份、水介质40~70份。
2.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸树脂,其特征在于:按质量份计,所述水性丙烯酸树脂由以下成分组成:助溶剂20~30份、小分子聚酯10~20份、甲基丙烯酸甲酯4~8份、苯乙烯15~25份、丙烯酸丁酯20~35份、丙烯酸2-羟丙酯12~20份、丙烯酸3~7份、引发剂5~9份、中和剂2~4份、水介质50~60份。
3.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸树脂,其特征在于:所述助溶剂为丙二醇单甲醚、二丙二醇二甲醚或丙二醇单乙醚。
4.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸树脂,其特征在于:按质量份计,所述小分子聚酯由以下成分组成:5~20份1,1,1-三羟甲基丙烷、15~40份四氢苯酐、30~60份新癸酸缩水甘油酯、10~20份丙二醇单乙醚。
5.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸树脂,其特征在于:所述引发剂为过氧化二特戊基、过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化二叔丁基。
6.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸树脂,其特征在于:所述中和剂为三乙胺、氨水、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺或三乙醇胺。
7.一种权利要求1至6中任一项所述水性丙烯酸树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、按质量份,将10~40份助溶剂和0~30份小分子聚酯加入反应釜,在温度为118~122℃的条件下反应0.5~2h,得到底料;
S2、顺次将1~10份甲基丙烯酸甲酯、5~30份苯乙烯、10~50份丙烯酸丁酯、2~30份丙烯酸2-羟丙酯、1~10份丙烯酸和1~10份引发剂加入高位槽并且混合均匀,得到混合单体;
S3、将混合单体均匀滴加至温度为118~122℃的底料中,得到反应混合物,滴加总时间为3~4h;
S4、将反应混合物在温度为118~122℃的条件下保温1~3h,降温至<50℃,加入1~5份中和剂混合均匀得到中和产物,并在1h内升温至70~80℃,加入40~70份水介质混合均匀,过滤得到水性丙烯酸树脂。
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